【手続補正書】
【提出日】平成18年6月16日(2006.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源が発する励起光により蛍光を発するレーザ媒質と、このレーザ媒質の両端に配した出力ミラーおよび反射ミラーと、を備えた光共振器からＴＥＭ００モードのレーザビームを取り出すレーザ装置において、
前記光共振器の外部に出射された検査ビームの光軸上に配され、各々が独立してビームパワーを検出できる複数の受光領域の集合体からなる受光面と、
前記複数の受光領域における各々のパワー検出値に基づいて、前記検査ビームにおけるスポットのパワーの偏りを演算する第一演算回路と、
前記パワー検出値の各々を加算する第二演算回路と、を備え、
前記第一演算回路の出力値に基づいて、前記出力ミラーまたは前記反射ミラーのうち少なくともどちらか一方を前記レーザビームの光軸方向に移動させるか、または、前記出力ミラーまたは前記反射ミラーのうち少なくともどちらか一方の仰角を変動させるとともに、前記第二演算回路の出力に基づいて、前記ビームパワーが常時一定となるように励起光の光量を制御するようにしたことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記受光領域は、前記受光面が四分割され、それぞれが周方向に順番に配列した第一、第二、第三および第四フォトダイオードであると共に、前記第一演算回路は、
前記第二フォトダイオードの検出値と前記第三フォトダイオードの検出値との差を演算する第一引算回路と、
前記第四フォトダイオードの検出値と前記第一フォトダイオードの検出値との差を演算する第二引算回路と、
前記第一引算回路の出力値と前記第二引算回路の出力値との差を演算する第三引算回路と、
前記第一フォトダイオードの検出値と前記第二フォトダイオードの検出値との差を演算する第四引算回路と、
前記第三フォトダイオードの検出値と前記第四フォトダイオードの検出値との差を演算する第五引算回路と、
前記第四引算回路の出力値と前記第五引算回路の出力値との差を演算する第六引算回路と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した目的を達成するために創案されたものであり、
まず請求項１に記載のレーザ装置は、励起光源が発する励起光により蛍光を発するレーザ媒質と、このレーザ媒質の両端に配した出力ミラーおよび反射ミラーと、を備えた光共振器からＴＥＭ００モードのレーザビームを取り出すレーザ装置において、前記光共振器の外部に出射された検査ビームの光軸上に配され、各々が独立してビームパワーを検出できる複数の受光領域の集合体からなる受光部と、前記複数の受光領域における各々のパワー検出値に基づいて、前記検査ビームにおけるスポットのパワーの偏りを演算する第一演算回路と、前記パワー検出値の各々を加算する第二演算回路と、を備え、前記第一演算回路の出力値に基づいて、前記出力ミラーまたは前記反射ミラーのうち少なくともどちらか一方を前記レーザビームの光軸方向に移動させるか、または、前記出力ミラーまたは前記反射ミラーのうち少なくともどちらか一方の仰角を変動させるとともに、前記第二演算回路の出力に基づいて、前記ビームパワーが常時一定となるように励起光の光量を制御する構成とした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
そして光共振器から外部に出射された検査ビームのスポットが独立した複数の受光領域の集合体からなる受光面に照射される。そして、各々の受光領域に照射されたスポットの一領域におけるエネルギが、各々別個にパワー検出値として検出され、第一演算回路においてこれらパワー検出値が演算処理され、スポットにおけるパワーの偏りが数値化して出力される。この出力値に基づいてビームスポットの形状を認識し、レーザビームのモードがＴＥＭ００モードであるか否かを判断する。
また、検査ビームのスポットが独立した複数の受光領域の集合体からなる受光面に照射され、各々の受光領域が検出したパワー検出値を第二演算回路において加算する演算処理が行われる。この演算処理における出力値は検査ビームのトータルパワーに相当するものであるが、この検査ビームのパワーは被加工物に照射するレーザビームのパワーと対応関係を有するものであるので、検査ビームのパワーを認識することによりレーザビームのパワーを判断することができる。
さらに、第一演算回路の出力値に基づいて、出力ミラーと反射ミラーとのミラー間隔を任意に制御することができる。これにより、出射するレーザビームのＴＥＭ００モードが崩れた場合であっても、第一演算回路の出力値がＴＥＭ００モード時に取り得る値となるように、例えば駆動手段を駆動させることで、ビームモードを回復させることができる。
第一演算回路の出力値に基づいて、出力ミラーまたは反射ミラーのミラー角度を変化させることによりレーザビームの光軸を変移させることができる。これにより、出射するレーザビームのＴＥＭ００モードが崩れた場合であっても、第一演算回路の出力値がＴＥＭ００モード時に取り得る値となるように、例えば駆動手段を駆動させることで、ビームモードを回復させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、請求項２に記載のレーザ装置は、請求項１に記載のレーザ装置であって、前記受光領域は、前記受光面が四分割され、それぞれが周方向に順番に配列した第一、第二、第三および第四フォトダイオードであると共に、前記第一演算回路は、第二フォトダイオードの検出値と第三フォトダイオードの検出値との差を演算する第一引算回路と、第四フォトダイオードの検出値と第一フォトダイオードの検出値との差を演算する第二引算回路と、第一引算回路の出力値と第二引算回路の出力値との差を演算する第三引算回路と、第一フォトダイオードの検出値と第二フォトダイオードの検出値との差を演算する第四引算回路と、第三フォトダイオードの検出値と第四フォトダイオードの検出値との差を演算する第五引算回路と、第四引算回路の出力値と第五引算回路の出力値との差を演算する第六引算回路と、を有する構成とした。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
なお、前記レーザ装置において、前記受光領域は、前記受光面が四分割され、それぞれが周方向に順番に配列した第一、第二、第三および第四フォトダイオードであると共に、前記第二演算回路は前記第一、第二、第三および第四フォトダイオードにおける出力値すべてを加算する加算回路を有する構成としても構わない。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
そして、この出力値が閾値の範囲を超えると、ＴＥＭ００モードが崩れていると判断し、反射ミラー１２を光軸方向に動作させ、ＯＵＴ−Ｌ／ＲおよびＯＵＴ−Ｕ／Ｄの出力値がゼロまたは予め定められた閾値の範囲内となったところで移動を停止させる。なお、以上の説明において、駆動手段１６は、反射ミラー１２を移動させるように構成しているが、出力ミラー１３を移動させるように構成されていてもよい。さらに反射ミラー１２および／または出力ミラー１３を凹面鏡で構成した場合には、光軸の角度を変化させるべく反射ミラー１２或いは出力ミラー１３の仰角を変えるように駆動しても前記した同様の効果が得られる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
このためには、レーザビーム２のパワー（加算回路７７における出力値）の出力基準値を検出値記憶手段３２に記憶させる必要がある。このレーザパワーの出力基準値はレーザ装置１０の初期状態（例えば、工場出荷時点）における加算回路７７における出力値（ＯＵＴ−ＡＬＬ）としてもよいし、その後、適宜変更することも可能である。そして、電流制御手段１７は、加算回路７７で得られた出力値がレーザパワー出力基準値もしくは予め定められた閾値の範囲を超えて小さければ、レーザダイオード２１への電流量を大きくし、出力基準値もしくは予め定められた閾値の範囲を超えて大きければ、電流量を小さくするように動作する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
検出値記憶手段３２で記憶されたデータに基づいて駆動手段１６は、リアルタイムで検出され演算されたＯＵＴ−Ｌ／ＲおよびＯＵＴ−Ｕ／Ｄの値が、記憶されている値の範囲内に入るように、反射ミラー１２を移動させる。一方、電流制御手段１７においては、受光面１４からリアルタイムで検出され演算されたＯＵＴ−ＡＬＬの値が、記憶されている規定範囲内に入るように、レーザダイオード２１に流す電流を変化させる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
次に、ＯＵＴ−ＡＬＬの出力値の判断となる。レーザビーム２のパワーが、時間経過に伴い大きく変動している場合は、ＯＵＴ−ＡＬＬの出力値が予め定められた閾値の範囲外となる（ステップＳ１６：Ｎｏ）。この場合は、電流制御手段１７の出力を変化させ、ＯＵＴ−ＡＬＬの出力値が閾値の範囲内となるように、レーザダイオード２１への電流を制御する（ステップＳ１９）。そして、動作フローはステップＳ１１に帰還し、レーザダイオード２１への電流を変化させた後は前記した同様のフローが繰り返される。そして、被加工物１５の加工終了の指示がなされるまでステップＳ１１からステップＳ１７までのフローが繰り返され（ステップＳ１７：Ｎｏ）、加工終了の指示がなされれば動作フローは終了する（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）。なお、ステップＳ１５とＳ１６の順序を入れ替えてもなんら問題はない。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
【発明の効果】
この発明は以上のように構成したので、次のような特有の効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、レーザビームのビームモードとパワーとを複数の独立した受光領域からなる受光面と演算回路構成とで検出することが可能となり、安価なモード検出手段を備えたレーザ装置を提供できるものである。また、光学部品の使用点数が少なくなるので、正確なマーキングやパターニングの加工に供し得るレーザ装置の小型化、低価格化およびメンテナンスの簡便化をはかることが可能になる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
発明によれば、ミラーの間隔や仰角を任意に調整することが可能となり、レーザビームのビームモードが常時ＴＥＭ００となるように調整することができる。
請求項２に記載の発明によれば、レーザスポットの上下左右のパワーの偏りを検出することにより、レーザビームのビームモードを簡易な回路構成により検出することができる。
なお、発明によれば、レーザビームのパワーを簡易な回路構成により検出し、パワーが常時一定になるように調整することができる。